随着微波技术的不断发展,对一系列前端器件的性能要求逐渐增加,尤其是对器件的小型化以及功率容量提出了更高的要求。以往的环形器往往采用微带形式,应用于大功率环境下时器件很容易发生击穿以致失效,功率合成器以往也很少关注器件的功率承受能力以及隔离度等性能。本文针对这些问题,围绕着小型化高功率微波前端电路器件这一主题,分析设计了以下内容:分析了微波铁氧体材料的主要电磁参量,给出了不同应用场景下铁氧体材料的选择方法。通过电磁场理论以及微波网络理论的方法对环形器电路进行了分析,探究其工作原理。接着分析了三端口合成器的S参数,给出了其在理想状态下等功分的S参数矩阵,然后分析了常见功率合成器电路拓扑的优缺点。通过Paschen定理研究了标准大气压下器件内的场强击穿现象,给出了估算击穿场强的方法。探究了四路径向功率合成器的设计方法,设计了毫米波频段的径向波导四路功率合成器,并对其进行了加工测试,在130—162GHz频段内其回波损耗大于16dB,插入损耗小于0.5dB。研究设计了基于Gysel结构的异形腔高功率四路合成器,通过异形腔的设计缩小了器件体积,隔离电路采用Gysel结构使得电阻接地,这样避免了高功率环境下电阻过热损坏,提升了器件的稳定性。该电路在工作频段内输入输出回波损耗大于20dB,插入损耗小于0.3dB,端口间隔离度大于20dB,能够承受千瓦级的脉冲功率。分析了基于微同轴结构的单Y结环形器及其设计方法,主要设计了工作在X波段的单Y结微同轴环形器,并对该器件进行了加工、装配、小信号测试以及高功率测试,最终该器件横截面长宽均小于一个波长,在工作频段内输入输出回波损耗大于20dB,插入损耗小于0.5dB,隔离度大于20dB。基于单Y结微同轴环形器接着设计了双Y结微同轴环形器,通过两个Y型结使得电路的隔离性能得到拓展,对器件进行加工、装配以及测试,其隔离性能在工作频段内大于30dB,且能够承受千瓦级的脉冲功率。